News

V zadnjih letih so kovinski halkogenidi (TMDCs) odprli novo vejo raziskav na področju naprav za poljsko emisijo elektronov. Zaradi svoje plastne strukture in prisotnosti tankih robov z visokimi razmerji stranic lahko taki materiali znatno povečajo lokalno električno polje, ki ima pomembno vlogo pri emisiji elektronov.

Raziskovalci L. Pirker, M. Remškar in B. Višić z Odseka za fiziko trdne snovi F5 so v sodelovanju s kolegi iz OTH Regensburg (Nemčija) objavili članek v reviji Advanced Functional Materials z naslovom MoxWx–1S2 Nanotubes for Advanced Field Emission Application, kjer so med prvimi na svetu sintetizirali in karakterizirali mešane MoWS2 nanocevke. Iz posameznih nanocevk so naredili naprave za emisijo elektronov, ki kažejo vzpodbudne rezultate in so primerljivi z ostalimi TMDC-ji.

Na Institutu “Jožef Stefan” je od 9. do 11. 2. 2023 potekalo 1. srečanje raziskovalcev v okviru projekta NanoSpace (Akcija COST CA21126). Pri projektu sodelujejo astrofiziki, kemiki in raziskovalci s področja ogljikovih nanomaterialov. Glavni znanstveni izzivi, na katera bomo v okviru projekta iskali odgovore, so (i) katere vrste nanostruktur ogljika so prisotne v vesolju in kako jih lahko prepoznamo?, (ii) katere so kemijske poti, ki vodijo do njihovega nastanka in uničenja?, in (iii) kakšna je vloga nanostruktur ogljika v nezemeljskih okoljih? Srečanje je bilo namenjeno vzpostavljanju novih stikov, udeležilo se ga je 70 raziskovalk in raziskovalcev iz več kot 30 držav, med drugim tudi Japonske in Kanade. Pri projektu sodelujeta dr. Polona Umek in prof. dr. Denis Arčon.

Dr. George Cordoyiannis z Odseka za fiziko trdne snovi F5 je v sodelovanju s kolegi iz Belgije in Velike Britanije v reviji Physical Review E objavil članek z naslovom Phase transitions study of the liquid crystal DIO with a ferroelectric nematic, a nematic, and an intermediate phase and of mixtures with the ferroelectric nematic compound RM734 by adiabatic scanning calorimetry.

Preučevali smo fazne prehode v seriji mešanic tekočih kristalov RM734 in DIO, ki kažejo nove vrste feroelektričnih nematskih faz. RM734 ima nematsko (N) in feroelektrično nematsko (NF) fazo, medtem ko ima DIO N in NF fazi, ločeni z vmesno fazo (Nx). S pomočjo kalorimetrije visoke ločljivosti smo izpeljali natančen fazni diagram v odvisnosti od sestave zmesi, to je v funkciji spremenljive feroelektrične sklopitve. Fazni diagram je skladen z idealnim obnašanjem zmesi, če so v analizi uporabljene skupne vrednosti enthalpije. Kritično obnašanje Nx–NF faznega prehoda zmesi kaže sistematičen trend vrednosti kritičnega eksponenta od α = 0,88 ± 0,10 za DIO proti α = 0,50 ± 0,05 (trikritično) pri počevanju koncentracije RM734.

Trenutni razvoj mehkih pametnih materialov z oblikovnim spominom je večinoma omejen na sintezo tankih vzorcev, kar močno omejuje njihovo praktično uporabo. Tridimenzionalnost materiala sicer lahko dosežemo z bolj zapletenimi metodami, kot npr. z aditivnim nanašanjem, toda za to potrebujemo namensko opremo, izdelava materiala pa je tipično počasna in omejena na manjše količine. M. Bobnar, N. Derets, S. Umerova, N. Novak, M. Lavrič, G. Cordoyiannis, B. Zalar in A. Rešetič, ter V. Domenici iz Italije smo razvili novi kompozitni material z oblikovnim spominom, ki temelji na disperziji glavno-verižnih tekočekristalnih elastomernih delcev (TKE) v polimerni matriki. Ta nam omogoča preprosto izdelavo pametnih materialov poljubnih oblik in velikosti, zlasti izdelavo večjih tridimenzionalnih vzorcev s polnim volumnom, kar je z običajnimi metodami težko realizirati. Oblikovni spomin izvira iz mehanskih lastnosti TKE delcev, katerih trdota se močno spreminja s temperaturo: Delci postanejo mehkejši pri višjih temperaturah, ko preidejo v t.i. izotropno fazo, in trdnejši pri nižjih ko so v steklasti fazi. Kompozit zato lahko preoblikujemo pri višjih temperaturah in nato z ohlajanjem novo obliko preko povišane trdote delcev tudi obdržimo. S takim termičnim cikliranjem vprogramiramo novo obliko vzorca. Oblikovni spomin nato preprosto ponastavimo s ponovnim gretjem v izotropno fazo delcev. Tak mehanizem oblikovnega spomina, t.j. izkoriščanje spremenljive trdote dospergiranih vključkev za programiranje oblike, je povsem nov.… Read the rest “Članek v reviji Nature Communications”

Eden glavnih izzivov pri razvoju materialov za sisteme za shranjevanje energije je doseganje visoke energijske gostote ob ohranjanju nizkih dielektričnih izgub. Kompozitni pristop, kjer so prevodni delci razpršeni v dielektrični matriki, učinkovito poveča dielektrično konstanto, a tudi poveča izgube. Alternativni pristop je delovanje pod visokimi električnimi polji, torej povečanje električne prebojne trdnosti (Eb) brez povečanja dielektrične konstante.

Fenilne skupine so temeljne komponente verig mnogih visokotemperaturnih polimerov in, odvisno od molekularne strukture polimera, lahko delokalizirani elektroni v teh skupinah izkazujejo delno pozitiven ali negativen naboj. S sintezo iz raztopin smo pripravili zmesi polieterimida (PEI) in poliimida (PI) in izvedli njihovo obsežno dielektrično karakterizacijo. Demonstrirali smo znatno povečanje Eb v zmeseh zaradi močnih elektrostatskih interakcij med različnimi polimernimi verigami; PEI namreč vsebuje tri negativno nabite fenile, PI pa dve močno pozitivno nabiti fenilni skupini. Elektrostatske interakcije (i) močno zmanjšajo število prostih nabojev in (ii) vodijo do veliko večje gostote pakiranja verig v zmeseh. Ker električni preboj povzročijo prav prosti naboji, ki jih zunanje električno polje pospeši v šibkih točkah, tj. prazninah v sistemu, obe lastnosti prispevata k povečanju Eb. Mešanje ustrezno usklajenih polimerov se je tako izkazalo kot izjemna strategija za izboljšanje dielektričnih lastnosti polimernih sistemov.

Objavljeno v: Vida Jurečič, Nikola Novak, Lovro Fulanović, Vid Bobnar, Space charge contributions to the dielectric response and breakdown strength of high-temperature polyetherimide/polyimide blends, Macromolecules 56, 1097 (2023).